Реакции обмена в растворах электролитов. Ионно-молекулярные уравнения реакций

Обязательным условием течения реакций между электролитами является удаление из раствора тех или иных ионов, например, вследствие образования слабодиссоциирующих веществ, или веществ, выделяющихся из раствора в виде осадка или газа. Иначе говоря, реакции в растворах электролитов всегда идут в сторону образования наименее диссоциированных или наименее растворимых веществ.

Условились сильные электролиты, хорошо растворимые в воде, записывать в виде ионов, на которые диссоциирует данное вещество. Слабые электролиты и вещества, не растворимые в воде, условились записывать в виде недиссоциированных молекул.

FeCl₃ + 3NH₄OH → Fe(OH)₃↓ + 3NH₄Cl,

Fe³⁺ + 3NH₄OH → Fe(OH)₃↓ + 3NH₄ ⁺ + 3Cl^-,

Fe³⁺ + 3NH₄OH → Fe(OH)₃↓ + 3NH₄ ⁺ .

H₂O

M gCO₃ + 2HCl → MgCl₂ + H₂CO₃

CO₂↑

MgCO₃ + 2H⁺ + 2C → Mg²⁺ + 2C + H₂O + CO₂↑,

MgCO₃ + 2H⁺ → Mg²⁺ + H₂O + CO₂↑.

Не могут взаимодействовать в растворе две нерастворимые соли, соли растворимая и нерастворимая, нерастворимые основания и соль, не растворимая в воде соль и щелочь.

Гидроли3 солей

Гидролизом солей называется взаимодействие ионов соли с ионами воды, приводящее к образованию новых малодиссоциируемых продуктов и изменению pH растворов.

Так как сильные кислоты и сильные основания практически полностью диссоциируют на ионы, то, очевидно, что из ионов, входящих в состав солей, могут связываться с ионами воды только ионы кислотных остатков слабых кислот и ионы металлов, образующих слабые основания. Отсюда следует, что гидролизу подвергаются только те соли, в состав которых входят указанные выше ионы, т.е. соли образованные:

а) слабой кислотой и сильным основанием (например, NaCN);

б) сильной кислотой и слабым основанием (например, ZnCl₂);

в) слабой кислотой и слабым основанием (например, (AlCH₃COO)₂).

Соль сильной кислоты и сильного основания (например, NaCl) гидролизу не подвергается, раствор является нейтральным (pH = 7).

Связывание Н⁺ или O ионов воды ионами растворенной соли нарушает равновесие между молекулами воды и ее ионами, обусловливая, кислую или щелочную реакцию полученного раствора.

Гидролиз является обратимым процессом. Прямая реакция - гидролиз соли, обратная - реакция нейтрализации. Ионные уравнения гидролиза составляются по тем же правилам, что и ионные уравнения обычных реакций обмена.

В качестве примера рассмотрим гидролиз цианистого натрия NaCN.

Гидролиз этой соли объясняется образованием малодиссоциирующих молекул слабой цианистоводородной кислоты HCN. В молекулярной форме реакция гидролиза NaCN выражается уравнением

NaCN + HOH HCN + KOH.

Ионное уравнение реакции имеет вид

CN + HOH HCN + O .

Так как в результате гидролиза образуется избыток O ионов, то раствор NaCN обнаруживает щелочную среду (pH >7).

При гидролизе солей, образованных сильным основанием и слабой многоосновной кислотой, процесс протекает ступенчато с образованием кислых солей. Аналогичным образом гидролиз солей, образованных основаниями двух- и многовалентных металлов и сильной кислотой, протекает ступенчато с образованием основных солей. Количество ступеней определяется основностью слабой кислоты или валентностью катиона слабого основания.

Например: при растворении в воде карбоната натрия Na₂CO₃ гидролиз протекает в две стадии:

1. Na₂CO₃ + HOH NaHCO₃ + NaOH ,

CO₃^2- + HOH HC + O .

2. NaHCO₃ + HOH H₂CO₃ + NaOH ,

HCO₃ ^- + HOH H₂CO₃ + O .

Более сильно выражен гидролиз по первой ступени, так как ион HC является более слабым электролитом, чем молекула H₂CO₃. Реакция раствора соли щелочная (pH >7).

При растворении соли ZnCl₂ в воде гидролиз также протекает в две стадии:

1. ZnCl₂ + HOH ZnOHCl + HCl,

Zn²⁺ + HOH ZnO + H⁺.

2. ZnOHCl + HOH Zn(OH)₂ + HCl,

ZnOH⁺ + HOH Zn(OH)₂ + H⁺.

При обычных условиях гидролиз данной соли практически заканчивается на первой стадии. Реакция раствора кислая (рН< 7).

При растворении соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием, оба иона соли взаимодействуют с водой, образуя малодиссоцирующее основание и кислоту:

CH₃COONH₄ + HOH CH₃COOH + NH₄OH,

CH₃CO + NH₄⁺ + HOH CH₃COOH + NH₄OH.

Так как константы диссоциации продуктов гидролиза NH₄OH и CH₃COOH почти одинаковы, то реакция среды раствора практически остается нейтральной (pH = 7).